[发明专利]微开关器件

说明书

技术领域

本发明涉及借助MEMS技术来制造的微开关器件。

背景技术

在无线电通信设备如移动电话的领域中，对于更小射频电路的需求已经与日俱增，以便满足例如为求更高性能而必须并入的部件的数目的增长。应这样的需求，正在通过使用MEMS(微机电系统)技术针对构成电路所必需的各种部件为减小尺寸而付诸努力。

MEMS开关是这样部件的例子。MEMS开关是如下开关器件，在这些开关器件中通过MEMS技术形成各部分以具有细微细节，例如包括：至少一对触点(contact)，该对触点机械地断开和闭合，由此提供开关动作；以及驱动机构，该驱动机构用作使触点对进行机械断开-闭合操作的致动器。在特别是针对吉赫(Giga Hertz)范围内的高频信号的开关操作中，由于触点对所实现的机械分离和受益于机械开关的更小寄生电容，MEMS开关比例如由PIN二极管和MESFET提供的其它开关器件在开关断开时提供更高隔离，而在开关闭合时提供更低插入损耗。在例如JP-A-2004-1186、JP-A-2004-311394、JP-A-2005-293918和JP-A-2005-528751中公开了MEMS开关。

图21至图25示出了常规微开关器件或者微开关器件X4。图21是微开关器件X4的平面图，而图22是微开关器件X4的部分平面图。图23至图25是分别沿着图21中的线XXIII-XXIII、XXIV-XXIV和XXV-XXV所得的截面图。

微开关器件X4包括基部衬底S4、固定件41、可移动部件42、接触电极43、接触电极对44A、44B(在图22中未示出)、驱动器电极45和驱动器电极46(在图22中未示出)。

如图23至图25中所示，固定件41经由边界层47接合到基部衬底S4。固定件41和基部衬底S4由单晶硅形成，而边界层47由二氧化硅形成。

例如，如图22和图25中所示，可移动部件42具有固定到固定件41的固接端42a以及具有自由端42b。可移动部件沿着基部衬底S4延伸，并且经由缝48被固定件41所包围。可移动部件42由单晶硅形成。

如图22中清楚地所示，接触电极43在可移动部件42的自由端42b附近。如图23和图25中所示，接触电极44A、44B各形成于固定件41上并且具有与接触电极43相对的部分。此外，接触电极44A、44B经由预定布线(未示出)与选择作为开关操作对象的预定电路连接。接触电极43、44A、44B由预定导电材料形成。

如图22中清楚地所示，驱动电极45在可移动部件42上延伸直至固定件41。如图24中清楚地所示，驱动器电极46的端部接合到固定件41以跨设在驱动器电极45之上。此外，驱动器电极46经由预定布线(未示出)接地。驱动器电极45、46由预定导电材料形成。如上所述的驱动器电极45、46用作微开关器件X4中的驱动机构并且如图22中所示在可移动部件42上具有驱动力生成区域R’。如图24中清楚地所示，驱动力生成区域R’是在驱动器电极45中与驱动电极46相对的区域。

在如上所述布置的微开关器件X4中，当向驱动器电极45施加电势时在驱动器电极45、46之间生成静电引力。在施加的电势充分高时，沿着基部衬底S4延伸的可移动部件42弹性地变形直至接触电极43与接触电极44A、44B发生接触，由此实现微开关器件X4的闭合状态。在闭合状态下，接触电极对44A、44B通过接触电极43相互电连接，以允许电流经过接触电极44A、44B。以这一方式，可以实现例如高频信号的接通(ON)状态。

另一方面，在微开关器件X4采用闭合状态时，如果从驱动器电极45消除对电势的施加，由此取消在驱动器电极45、46之间作用的静电引力，可移动部件42返回到其自然状态，从而使接触电极43脱离接触电极44A、44B。以这一方式，实现如图23和图25中所示微开关器件X4的断开状态。在断开状态下，接触电极对44A、44B相互电分离，以防止电流经过接触电极44A、44B。以这一方式，可以实现例如高频信号的关断(OFF)状态。

为了实现上述闭合状态，将要向微开关器件X4中的驱动器电极45施加的电势即驱动电压出于如下原因而常常设计为大：